微突出物陣列免疫貼劑和方法

2023-07-19 17:09:21

專利名稱：微突出物陣列免疫貼劑和方法
技術領域：
本發明通常涉及活性劑遞送系統和方法。更具體地，本發明涉及通過微突出物(microprojection)陣列經皮遞送抗原性試劑。
背景技術：
眾所周知，可以通過各種給藥途徑進行諸如疫苗的抗原性試劑的遞送或給予，包括口服、鼻、肌內(IM)、皮下(SC)和皮內(ID)途徑。已有大量文獻記載，給藥途徑可影響免疫應答的類型。參見，例如LeClerc，等.，「Antibody Response to a Foreign Epitope Expressed atthe Surface of Recombinant BacteriaImportance of the Route ofImmunization，」Vaccine，vol.7，pp.242-248(1989)。
大多數商業疫苗是通過IM或SC途徑給予的。儘管高速液體噴射注射器業已取得了某些成功，在幾乎所有的情況下，這些疫苗都是用注射器和針頭通過常規注射給予的。參見，例如，Parent duChatelet，等.，Vaccine，Vol.15，pp.449-458(1997)。
作為更多的常規給藥途徑的替代，人們對利用皮膚功能作為免疫器官進行ID途徑遞送的興趣漸增。參見，例如，Tang，等.，Nature，vol.388，pp.729-730(1997)；Fan，等.，Nature Biotechnology，vol.17，pp.870-872(1999)；和Bos，J.D.，編.，Skin Immune System(SIS)，Cutaneous Immunology and Clinical Immunodermatology，CRCPress，pp.43-146(第2版.，1997)。
進入皮膚的病原體要面對特化細胞的高度組織化和多樣化的群體，這些細胞能通過多種機制清除微生物。表皮朗氏細胞(LC)是在有活力的表皮中發現的有效的抗原遞呈細胞。淋巴細胞和真皮巨噬細胞能滲透通過真皮並形成半連續型網絡。角質形成細胞和朗氏細胞表達或可被誘導產生多種免疫活性化合物。總之，這些細胞協調一系列複雜事件，這些事件最終控制了先天性和特異性免疫應答。
LC的正常功能是發現、捕捉並呈遞抗原以誘發對侵襲病原體的免疫應答。LC通過內在化上表皮(epicutaneous)抗原、運至局部皮膚導液淋巴結並呈遞加工過的抗原至T細胞執行其功能。免疫系統中皮膚作用的討論可見於Fichtelius，等.，Int.Arch.Allergy，vol.37，pp.607-620(1970)和Sauder，J.，Invest.Dermatol，vol.95，pp.105-107(1990)。
皮膚免疫系統的有效性是靶向皮膚接種疫苗策略成功並安全的原因所在。使用活體減毒牛痘苗通過皮膚劃痕的接種疫苗已成功地完全根除了致命性天花。使用1/5至1/10標準IM劑量的多種疫苗進行皮內注射能有效地誘導所述多種疫苗的免疫應答，而且低劑量的狂犬病疫苗也已在商業上得到許可用於皮內施用。
儘管具有這些優點，但將抗原特異性遞送至人表皮和/或真皮中的可行、可靠和侵入最小的方法仍在開發中。使用常規針頭進行皮內注射的一個顯著制約是需要很高水平的眼-手協調和手指靈活性。因此，人們對開發無針頭疫苗遞藥系統的興趣漸長。
獨立實驗室已演示了通過無針頭免疫大分子，包括基於蛋白質和DNA的抗原。Glenn等證實了將含有混合有佐劑、霍亂毒素的破傷風毒素的溶液施用至未處理的皮膚上，能誘導抗霍亂毒素抗體。Glenn，等.，Nature，vol.391，p.851(1998)。
Tang等進一步證實了局部給予編碼人癌胚抗原的腺病毒載體誘導了抗原特異性抗體。Tang，等.，Nature，vol.388，pp.729-730(1997)。Fan等也證實了局部施用編碼B肝病毒表面抗原的裸DNA能誘導細胞和體液免疫應答。Fan，等.，Nature Biotechnology，vol.17，pp.870-872(1999)。
因此，經皮遞藥提供了一種給予抗原性試劑的方法，無需通過皮下注射、靜脈內灌輸或口服遞送。經皮疫苗遞藥在這些方面提供了改進。當與口服遞送比較時，穿皮遞藥避免了消化道的苛刻環境、繞過胃腸藥物代謝作用、減少了首過效應，並避免可能的消化道和肝臟酶的失活作用。相反地，在經皮給藥過程中疫苗並不須經消化道。
在此使用的術語「經皮」是通用術語，即指抗原性試劑(如疫苗或其他免疫活性劑)經皮膚至局部組織的遞送，尤其是經真皮和表皮或體循環系統，而基本上不切開或穿透皮膚，例如用外科手術刀切開或用皮下注射器針頭刺穿皮膚。經皮試劑遞送包括通過被動擴散的遞送和基於諸如電能(例如電離子透入療法)和超聲波(例如超聲透入療法)的外部能源的主動遞送。
常用的被動經皮試劑遞藥系統一般包括含有高濃度活性劑的藥物貯存器。該貯存器適合於接觸皮膚，能將試劑擴散通過皮膚並進入患者的體組織或血流中。
本領域眾所周知，經皮藥物流量取決於皮膚情況、藥物分子的大小和物理/化學性質以及跨皮梯度濃度。因為皮膚對於大多數藥物的低滲透性，所以被動經皮遞送的應用受制約。該低滲透性主要歸因於皮膚最外層的角質層，其由被脂雙層環繞著的充滿著角蛋白的扁平的、死細胞(即角質化細胞)組成。此脂雙層的高度有序結構賦予角質層相對無法滲透之特性，尤其針對親水的和高分子量藥物以及諸如蛋白質、裸DNA和病毒載體的大分子。因此，經皮遞送通常限於具有有限親水性的低分子量化合物(＜500道爾頓)的被動遞送。這就通常無法進行免疫有效量之抗原性試劑的遞送。
一種常用於增加被動經皮擴散試劑流量的方法包括用試劑預處理皮膚或與該試劑共遞送，該試劑是一種皮膚滲透增強劑，例如化學滲透增強劑、脫毛劑、包含和水合技術，增加對大分子滲透性。然而，這些方法在沒有很長的附著時間的情況下不能遞送治療劑量，且它們是效力相對較低的遞送方法。此外，在非刺激濃度下，化學滲透增強劑的效果是有限的。對於較大的蛋白質，這些方法在增強經皮流量方面的效力也受限制，主要歸因於這些蛋白質的大小。
人們也已開發出許多技術和系統進行機械穿透或破壞皮膚最外層，從而產生進入皮膚的通路以便增加經皮遞送試劑的量。上述滲透增強的物理方法包括砂紙摩擦、膠帶剝離和分叉的針頭。儘管這些技術增加了滲透性，但是難以預測它們對藥物吸收影響的程度。另一種物理滲透增強劑，雷射剝離可提供可再現性更高的效果，但是目前該技術煩瑣且昂貴。
早先被稱為劃痕器的接種疫苗裝置，通常包括多個叉或針頭，被用於皮膚上，在施用區域劃痕或產生小切口。疫苗在皮膚上局部施用，例如在美國專利號5,487,726中所披露的，或作為溼的液體應用到劃痕器叉上，例如在美國專利號4,453,926、4,109,655和3,136,314中所披露的。
但是，使用劃痕器遞送諸如疫苗的活性劑需要慎重考慮的不利之處在於很難確定經皮試劑流量及所得到的遞送劑量。同樣，由於皮膚的彈性、變形和回彈特性，其偏轉並抵抗了穿刺，微小的穿刺部件通常無法均勻地穿透皮膚和/或在皮膚剛一穿刺後就擦去試劑的液體塗層。
另外，由於皮膚的自癒合作用，在從角質層上除去穿刺部件後皮膚上所產生的小孔或裂口趨向於閉合。因此，在微小的穿刺部件剛一穿刺入皮膚後，皮膚的彈性特性就能除去業已施加到這些部件上的活性劑液體塗層。此外，在除去該裝置後，穿刺部件所形成的微小的裂口就快速閉合，因此限制了液體試劑溶液經穿刺部件所產生通路的通過並又限制了上述裝置的經皮流量。
其他使用微小皮膚穿刺部件以增加經皮試劑遞送的系統和裝置披露於美國專利號5,879,326、3,814,097、5,250,023、3,964,482、美國專利再發行號25,637和PCT公開號WO 96/37155、WO 96/37256、WO96/17648、WO 97/03718、WO 98/11937、WO 98/00193、WO 97/48440、WO 97/48441、WO 97/48442、WO 98/00193、WO 99/64580、WO98/28037、WO 98/29298和WO 98/29365中；所有全文在此併入作為參考。
這些現有技術系統使用了各種形狀和大小的穿刺部件以穿刺皮膚最外層(即角質層)。披露於這些參考文獻中的穿刺部件或微突出物通常從一薄的、平的部件例如襯墊或片材上垂直地伸展開。一般來說，多個微突出物排列在陣列上以提供經皮遞送貼劑。這些裝置中的某些，其穿刺部件非常小，一些部件的微突出物長度僅有約25-400微米，厚度僅有約5-50微米。這些微小的穿刺/切割部件在角質層中相應地產生微裂口/微切口，用於增加經皮試劑遞送量。
因此，正在開發微突出物陣列貼劑技術，以便增加可以通過皮膚經皮遞送的試劑類型的數量。在施用時，微突出物能產生穿過皮膚運送障礙(角質層)的表面通路，以便促進親水性和大分子遞送。當通過微突出物陣列皮內遞送抗原性試劑(如疫苗抗原)時，業已發現在初次免疫後皮膚反應最小。不過，還是需要在加強劑量給予後將包括局部發紅和水腫的皮膚反應減到最小。
因此，本發明的一個目的是提供一種通過使用微突出物經皮遞送抗原性試劑給哺乳動物接種的方法。
本發明的另一個目的是使用多種給藥來經皮遞送抗原性試劑。
本發明的又一個目的是使經皮遞送接種疫苗的皮膚反應減到最小。
發明概述根據上述發明目的和那些將在以下提及並顯而易見的內容，用於經皮遞送諸如疫苗的抗原性試劑的遞送部件或免疫貼劑，根據本發明，包括微突出物陣列和適合於容納至少一種抗原性試劑的貯存器。所述微突出物陣列包括多個皮膚-穿刺微突出物，其適合於產生穿過皮膚最外層(即角質層)並刺入下面的表皮和/或皮膚的真皮層的切口。所述微突出物優選不穿透到以致於達到毛細血管床並導致明顯出血的深度。
在本發明一個實施方案中，所述遞送部件具有至少約10個微突出物/cm2的微突出物密度，更優選在至少約200-2000個微突出物/cm2範圍內。在其他實施方案中，所述遞送部件包括單個微突出物。
在一個實施方案中，所述遞送部件由不鏽鋼、鈦、鎳鈦合金或類似的生物相容性材料製成。
在一個可選的實施方案中，所述遞送部件由諸如聚合物的絕緣材料製成。或者，該遞送部件可塗布有絕緣材料，例如Parylene。
根據本發明的一個實施方案，所述用於遞送抗原性試劑至宿主或哺乳動物的方法(即接種疫苗)包括提供一遞送系統，其具有至少兩個經皮遞送部件，每個經皮遞送部件具有成形以穿透角質層的多個微突出物(或其陣列)和適合於容納抗原性試劑的貯存器，由與哺乳動物的抗原性試劑-遞送關係決定了該貯存器的位置，用第一個經皮遞送部件遞送誘導量的抗原性試劑，其後至少約7天，用第二個經皮遞送部件遞送加強量的抗原性試劑，按重量計算該加強量佔誘導量的最高達約50％。
在本發明至少一個實施方案中，所述貯存器包括遞送部件的一個區域，即位於微突出物遠端但與之相連。在其他實施方案中，所述貯存器包括布置在遞送部件上的生物相容性塗層，優選布置在微突出物上。在又一個實施方案中，該貯存器包括固體介質，其中該系統進一步包括適合於與該固體介質協同作用的水合介質。
根據本發明，在第一施用步驟中通過第一遞送部件皮內遞送相對較多劑量的抗原性試劑，其後在一個或多個隨後的施用步驟中通過第二遞送部件皮內遞送一個或多個相對較少劑量的抗原性試劑。通常，按重量計算，在隨後的施用步驟中遞送的抗原性試劑的量小於在第一施用步驟中遞送量的約50％。
根據本發明一個實施方案，包括兩個遞送部件的遞藥系統具有基本上相同的大小和結構的微突出物陣列，並用於兩步法中。在第一劑量給予中，與在一個或多個隨後劑量給予中所接觸時間的長度相比，該微突出物陣列留置在與哺乳動物接觸的皮膚穿刺中更長的一段時間。照這樣，第一微突出物陣列較隨後的給予遞送了更多劑量的抗原性試劑。
優選地，當遞送第一劑量的抗原性試劑時，所述微突出物以對宿主或哺乳動物(如人患者)的皮膚的皮膚-穿刺關係保持至少約0.5小時，更優選地，至少約1小時，甚至更優選地，在1至24小時之間。當遞送隨後劑量的抗原性試劑時，該微突出物優選以與所述皮膚的皮膚-穿刺關係保持小於1小時，更優選地，小於0.25小時。
根據本發明另一個實施方案，與隨後應用的微突出物陣列相比，所述應用於患者的第一微突出物陣列具有更多數量的微突出物、更大的有效皮膚接觸區域和/或在貯存器中具有更高濃度的抗原性試劑。這樣，首先應用的微突出物陣列較隨後應用的微突出物陣列遞送了相對更高劑量的抗原性試劑。
優選地，在第一遞送部件施用和第二遞送部件施用之間的一段時間是至少7天，更優選地是至少14天，甚至更優選是至少約21天。然而，本領域技術人員應當理解所述在初始施用和隨後加強施用之間的一段時間主要隨著被遞送的特定抗原性試劑和患者的年齡(如兒童或成人)的變化而改變。
此外，在首次施用和一次或多次隨後加強施用中遞送的抗原性試劑的相對量也主要取決於特定抗原性試劑及其推薦的劑量，以及患者年齡。
根據本發明，所述抗原性試劑可以包括疫苗，包括基於蛋白質的疫苗、基於多糖的疫苗和基於核酸的疫苗、病毒以及細菌。
在本發明實踐中有用的商業上可得到的疫苗，其包含抗原性試劑，包括不限於，流感疫苗、萊姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
其他合適的抗原性試劑包括，不限於，以蛋白質、多糖綴合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的這些亞單位疫苗包括百日咳桿菌(重組體PT accince-非細胞的)、破傷風桿菌(純化的，重組體)、白喉棒桿菌(純化的，重組體)、巨細胞病毒(糖蛋白亞單位)、A組鏈球菌(糖蛋白亞單位，具有破傷風毒素、連接到毒素亞單位載體的M蛋白/肽、M蛋白、多價型特異性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖綴合物A組多糖)、B肝病毒(重組體Pre S1、Pre-S2、S、重組體核心蛋白)、C肝病毒(重組體-表達的表面蛋白和表位)、人乳頭狀瘤病毒(衣殼蛋白，TA-GN重組體蛋白L2和E7[來自HPV-6]，來自HPV-11的MEDI-501重組體VLP Ll，四價重組體BLP LI[來自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[來自HPV-16])、嗜肺性軍團病桿菌(純化的細菌表面蛋白)、腦膜炎萘瑟氏菌(具有破傷風毒素的糖綴合物)、綠膿假單胞菌(合成肽)、風疹病毒(合成肽)、肺炎鏈球菌(綴合腦膜炎球菌B OMP的糖綴合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、綴合CRM197的糖綴合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、綴合CRM1970的糖綴合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋體(表面脂蛋白)、水痘-帶狀皰疹病毒(亞單位，糖蛋白)和霍亂弧菌(脂多糖綴合物)。
包含核酸的疫苗包括，不限於，單鏈和雙鏈核酸，例如超螺旋質粒DNA；線型質粒DNA；粘粒；細菌人工染色體(BAC)；酵母人工染色體(YAC)；哺乳動物人工染色體；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高達數千個千鹼基。此外，在本發明某些實施方案中，所述核酸可與蛋白質試劑偶聯或可包括一個或多個化學修飾，例如，磷硫醯部分。核酸的編碼序列包括免疫應答所期望抗的抗原的序列。此外，至於DNA，啟動子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗構建體內。可被編碼的抗原包括感染性疾病、病原體和癌抗原的所有抗原成分。因此，該核酸可供施用，例如施用於感染性疾病、癌症、變態反應、自身免疫和炎性疾病領域。
與可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合適的免疫應答增強佐劑包括磷酸鋁凝膠；氫氧化鋁；藻類葡聚糖；β-葡聚糖；霍亂毒素B亞基；CRL1005；具有x＝8且y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰島素；直鏈(無支鏈)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐劑；N-乙醯葡糖胺-(β1-4)-N-乙醯胞壁醯基-L-丙氨醯基-D-穀氨醯胺(GMDP)，氯化二甲基雙十八烷基銨(DDA)，鋅L-脯氨酸鹽絡合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙醯葡糖胺基-N-乙醯胞壁醯基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕櫚酸酯；MTP-PE脂質體；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及蘇氨醯基-MDP(TermurtideTM)；N-乙醯胞壁醯基-L-蘇氨醯基-D-異谷醯胺，和白介素18，IL-2，IL-12，IL-15，佐劑也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，編碼諸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ幹擾素和NF κB調節信號蛋白的免疫-調節淋巴因子的核酸序列也可使用。
全病毒或細菌包括，不限於，減毒或滅活病毒，例如巨細胞病毒、B肝病毒、C肝病毒、人乳頭狀瘤病毒、風疹病毒和水痘帶狀皰疹病毒，減毒或滅活細菌，例如百日咳桿菌、破傷風桿菌、白喉棒桿菌、A組鏈球菌、嗜肺性軍團病桿菌、腦膜炎萘瑟氏菌、綠膿假單胞菌、肺炎鏈球菌、梅毒螺旋體和霍亂弧菌以及它們的混合物。
在本發明某些實施方案中，所述遞藥系統進一步包括水凝膠。在上述提及的實施方案中，其中所述貯存器位於微突出物的遠端，所述抗原性試劑優選配製為水凝膠。在可選的實施方案中，所述水凝膠不合有該抗原性試劑，並因此起水合介質的作用。
所述水凝膠優選包含具有大分子聚合物網絡的水基水凝膠。在本發明一個優選的實施方案中，所述聚合物網絡包括，不限於，羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、乙基羥乙基纖維(EHEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流羅尼類。
所述水凝膠及其製劑優選包括一種表面活性劑，其可以是兩性離子的、兩性的、陽離子的、陰離子的或非離子的。合適的表面活性劑包括，不限於，十二烷基咪唑啉(sodium lauroamphoacetate)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲銨(TMAC)、苯扎氯銨、聚山梨醇酯，例如吐溫20和吐溫80、其他山梨聚糖衍生物，山梨醇月桂酸酯，以及諸如的聚乙二醇單十二醚-4的烷氧基化醇。
在本發明另一個實施方案中，所述水凝膠製劑包括具有兩親特性的聚合材料或聚合物，其可包括不限於纖維素衍生物，例如羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)或乙基羥乙基纖維素(EHEC)和普流羅尼類。
在本發明另一個實施方案中，所述水凝膠製劑包含至少一種通路開放調節劑，其可包括，不限於，滲透劑(如氯化鈉)、兩性離子化合物(如胺基酸類)、和抗炎劑，例如倍他米松21-磷酸二鈉鹽、曲安縮松21-磷酸二鈉、鹽酸氫可他酯、氫化可的松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-琥珀酸鈉鹽、帕拉米松磷酸二鈉以及潑尼松龍21-琥珀酸鈉鹽，和抗凝劑，例如檸檬酸、檸檬酸鹽(如檸檬酸鈉)、葡聚糖硫酸鈉以及EDTA。
在本發明又一個實施方案中，所述水凝膠製劑包括至少一種血管收縮藥，其可包括，不限於，腎上腺素、萘甲唑啉、四氫唑啉、茚唑啉、 美替唑啉、曲馬唑啉、泰馬唑啉、羥甲唑啉、賽洛唑啉、醯胺福林(amidephrine)、咖啡氨醇、環噴他明、去氧腎上腺素、腎上腺素、苯賴加壓素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、異腎上腺素、奧託君、鳥氨加壓素、氧甲唑啉、去氧腎上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、偽麻黃鹼、四氫唑啉、曲馬唑啉、異庚胺、泰馬唑啉、加壓素和賽洛唑啉，及其混合物。
如上提及，在本發明某些實施方案中，所述貯存器包含固體塗層，即布置在遞藥系統的至少一個微突出物部件上。該應用於微突出物部件以形成固體塗層的塗層製劑可以包括具有至少一種抗原性試劑的水性和非水製劑，所述抗原性試劑優選疫苗，包含在其中，其可以在生物相容性載體中溶解或在該載體中懸浮。
在本發明一個實施方案中，所述塗層製劑包括增溶/絡合劑，其可包括α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、葡糖基-α-環糊精、麥芽糖基-α-環糊精、葡糖基-β-環糊精、麥芽糖基-β-環糊精、羥丙基β-環糊精、2-羥丙基-β-環糊精、2-羥丙基-γ-環糊精、羥乙基-β-環糊精、甲基-β-環糊精、磺基丁基醚-α-環糊精、磺基丁基醚-β-環糊精、和磺基丁基醚-γ-環糊精。最優選的增溶/絡合劑是β-環糊精、羥丙基β-環糊精、2-羥丙基-β-環糊精和磺基丁基醚-β-環糊精。
在本發明的一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種表面活性劑，其可以是兩性離子的、兩性的、陽離子的、陰離子的或非離子的。合適的表面活性劑實例包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲銨(TMAC)、苯扎氯銨、聚山梨醇酯，例如吐溫20和吐溫80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及諸如聚乙二醇單十二醚-4的烷氧基化醇。
在本發明一個實施方案中，所述表面活性劑的濃度在塗層製劑的約0.001-2wt.％範圍內。
在本發明另一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種具有兩親特性的聚合材料或聚合物，其可包括，不限於，纖維素衍生物，例如羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、或乙基羥乙基纖維素(EHEC)和普流羅尼類。
在本發明一個實施方案中，所述具有兩親特性的聚合物濃度優選在塗層製劑的約0.01-20wt.％範圍內。
在另一個實施方案中，所述塗層製劑包括親水聚合物，選自如下組聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇以及它們的混合物，和類似的聚合物。
在一個優選的實施方案中，所述塗層製劑中親水聚合物的濃度在約0.01-20wt.％範圍內。
在本發明另一個實施方案中，所述塗層製劑包括生物相容性載體，其可包括，不限於，人血白蛋白、生物工程的人血白蛋白、聚穀氨酸、 聚天冬氨酸、聚組氨酸、戊聚糖聚硫酸鹽、聚胺基酸類、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水蘇四糖。
所述塗層製劑中生物相容性載體的濃度優選在約2-70wt.％範圍內，更優選在塗層製劑的約5-50wt.％範圍內。
在另一個實施方案中，所述塗層製劑包括穩定劑，其可包括，不限於，非還原糖、多糖、還原的或DNA酶抑制劑。
在另一個實施方案中，所述塗層製劑包括血管收縮藥，其可包括，不限於，醯胺福林、咖啡氨醇、環噴他明、去氧腎上腺素、腎上腺素、苯賴加壓素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、異腎上腺素、奧託君、鳥氨加壓素、氧甲唑啉、去氧腎上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、偽麻黃鹼、四氫唑啉、曲馬唑啉、異庚胺、泰馬唑啉、加壓素、賽洛唑啉以及它們的混合物。最優選的血管收縮藥包括腎上腺素、萘甲唑啉、四氫唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲馬唑啉、泰馬唑啉、羥甲唑啉和賽洛唑啉。
如果使用，該血管收縮藥的濃度優選在塗層的約0.1wt.％至10wt.％範圍內。
在本發明又一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種「通路開放調節劑」，其可包括，不限於，滲透劑(如氯化鈉)、兩性離子化合物(如胺基酸類)和抗炎劑，例如倍他米松21-磷酸二鈉鹽、曲安縮松21-磷酸二鈉、鹽酸氫可他酯、氫化可的松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-琥珀酸鈉鹽、帕拉米松磷酸二鈉和潑尼松龍21-琥珀酸鈉鹽，以及抗凝劑，例如檸檬酸、檸檬酸鹽(如檸檬酸鈉)、葡聚糖硫酸鈉、阿斯匹林和EDTA。
在本發明另一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種抗氧化劑，其可以是隔離的，例如檸檬酸鈉、檸檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除劑，例如抗壞血酸、蛋氨酸、抗壞血酸鈉等等。在此優選的抗氧化劑包括EDTA和蛋氨酸。
在本發明的某些實施方案中，通過添加低揮發性抗衡離子增加的所述塗層製劑的粘度。在一個實施方案中，所述試劑在製劑的pH處具有正電荷，並且增加粘度的抗衡離子包括一種具有至少兩個酸性pKas的酸。合適的酸包括馬來酸、蘋果酸、丙二酸、酒石酸、已二酸、檸康酸、富馬酸、戊二酸、衣康酸、美格魯託、甲基延胡索酸、琥珀酸、檸蘋酸、丙醇二酸、檸檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、穀氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一個優選的實施方案是一種增強粘度的抗衡離子混合物，其中該試劑在製劑的pH處具有正電荷，並且至少一種抗衡離子是具有至少兩個酸性pKas的酸。其他抗衡離子是一種具有一個或更多個pKas的酸。合適的酸的實例包括鹽酸、氫溴酸、硝酸、硫酸、馬來酸、磷酸、苯磺酸、甲烷磺酸、檸檬酸、琥珀酸、羥乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富馬酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、檸康酸、乙醯丙酸、戊二酸、衣康酸、美格魯託、甲基延胡索酸、檸蘋酸、檸檬酸、天冬氨酸、穀氨酸、丙三羧酸和依地酸。
一般來說，在本發明所提及的實施方案中，抗衡離子的量應能中和抗原性試劑的電荷。在這樣的實施方案中，在製劑的pH處所述抗衡離子或其混合物所存在的量必需能中和試劑所存在的電荷。過量的抗衡離子(作為游離酸或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
在另一個優選的實施方案中，所述試劑具有正電荷，並且抗衡離子是一種增強粘度的抗衡離子混合物，所述抗衡離子選自檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、鹽酸、羥乙酸和乙酸。優選將抗衡離子添加到製劑中以獲得在約20-200cp範圍內的粘度。
在一個優選的實施方案中，所述增強粘度的抗衡離子是一種酸性抗衡離子，例如一種低揮發性弱酸。低揮發性弱酸抗衡離子具有至少一個酸性pKa，並在Patm下具有高於約50℃的熔點或高於約170℃的沸點。上述酸的實例包括檸檬酸、琥珀酸、羥基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸和富馬酸。
在另一個優選的實施方案中，所述抗衡離子是一種強酸。強酸可定義為具有至少一個低於約2的pKa。上述酸的實例包括鹽酸、氫溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、馬來酸、磷酸、苯磺酸和甲烷磺酸。
另一個優選的實施方案是一種抗衡離子混合物，其中至少一種抗衡離子是強酸以及至少一種抗衡離子是低揮發性弱酸。
另一個優選的實施方案是一種抗衡離子的混合物，其中至少一種抗衡離子是強酸以及至少一種抗衡離子是具有高揮發性的弱酸。揮發性弱酸抗衡離子具有至少一個高於約2的pKa，並在Patm下具有低於約50℃的熔點或低於約170℃的沸點。上述酸的實例包括乙酸、丙酸、戊酸等等。
所述酸性抗衡離子優選在製劑的pH處存在的量必需能中和抗原性試劑所存在的正電荷。過量的抗衡離子(作為游離酸或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
在本發明又一個實施方案中，所述抗原性試劑尤其具有負電荷，所述塗層製劑還包括一種低揮發性鹼性抗衡離子。
在一個優選的實施方案中，所述塗層製劑包括一種低揮發性弱鹼抗衡離子。低揮發性弱鹼具有至少一個鹼性pKa，並在Patm下具有高於約50℃的熔點或高於約170℃的沸點。上述鹼的實例包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、緩血酸胺、泛影葡胺和葡糖胺。
在另一個實施方案中，所述低揮發性抗衡離子包括一種具有至少一個酸性pKa和至少兩個鹼性pKa的鹼性兩性離子，其中鹼性pKa的數目大於酸性pKa的數目。上述化合物的實例包括組氨酸、賴氨酸和精氨酸。
在又一個實施方案中，所述低揮發性抗衡離子包括一種具有至少一個高於約12的pKa的強鹼。上述鹼的實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氫氧化鎂。
其他優選的實施方案包括一種鹼性抗衡離子的混合物，該混合物包括一種強鹼和一種具有低揮發性的弱鹼。或者，合適的抗衡離子包括一種強鹼和一種具有高揮發性的弱鹼。高揮發性鹼具有至少一個低於約12的鹼性pKa，並在Patm下具有低於約50℃的熔點或低於約170℃的沸點。上述鹼的實例包括氨和嗎啉。
所述鹼性抗衡離子優選在製劑的pH處存在的量必需能中和抗原性試劑所存在的負電荷。過量的抗衡離子(作為游離鹼或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
附圖簡述

圖1是根據本發明的微突出物陣列的局部透視圖；圖2是在微突出物上具有固體含抗原塗層的微突出物陣列的局部透視圖；以及圖3是本發明使用的皮內抗原遞送裝置的側視截面圖。
發明詳述在詳細描述本發明之前，應當明白的是本發明並不限於具體例證的原料、方法或結構，當然這些可以改變。因此，儘管許多原料和方法類似或相當於那些在此描述的可用於本發明實踐的，但優選的原料和方法描述於此。
也應當明白的是在此所用的術語目的僅在於描述本發明的具體實施方案，而不旨在限制。
除非另有規定，所有在此使用的技術和科學術語都具有與本發明所屬領域之普通技術人員所通常理解的相同的含意。
此外，所有在此引證的出版物、專利和專利申請，無論是在上文中還是在下文中，其全文在此併入作為參考。
最後，作為在本說明書和附加的權利要求中所使用的，單數形式「一個」、「一種」和「該」包括複數對象，除非所述內容另有明確規定。因此，例如提及的「抗原性試劑」包括兩種或更多種這樣的試劑；提及的「微突出物」包括兩種或更多種這樣的微突出物等等。
定義術語「真皮內(intradermal)」、「皮內(intracutaneous)」、「真皮內(intradermally)」、「皮內(intracutaneously)」、「經皮(transdermal)」、「經皮膚(transcutaneous)」、「經皮(transdermally)」和「經皮膚(transcutaneously)」在此可交換地用來指抗原性試劑遞送入和/或通過皮膚進入皮膚表皮層和/或下面的真皮層。
在此使用的術語「經皮流量「指經皮遞送的速率。
術語「抗原性試劑」和「疫苗」在此可交換地使用，並且指含免疫活性劑或諸如抗原的試劑的物質組合物或混合物，當以免疫有效量給予時，其能觸發有利的免疫應答。因此術語「抗原性試劑」和「疫苗」包括，不限於，基於蛋白質的疫苗、基於多糖的疫苗、基於核酸的疫苗、病毒和細菌。
可在本發明中使用的合適的抗原性試劑包括，不限於，以蛋白質、多糖綴合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的這些亞單位疫苗包括百日咳桿菌(重組體PT accince-非細胞的)、破傷風桿菌(純化的，重組體)、白喉棒桿菌(純化的，重組體)、巨細胞病毒(糖蛋白亞單位，具有破傷風毒素、連接到毒素亞單位載體的M蛋白/肽、M蛋白、多價型特異性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖綴合物A組多糖)、B肝病毒(重組體Pre S1、Pre-S2、S、重組體核心蛋白)、C肝病毒(重組體-表達的表面蛋白和表位)、人乳頭狀瘤病毒(衣殼蛋白，TA-GN重組體蛋白L2和E7[來自HPV-6]，來自HPV-11的MEDI-501重組體VLP Ll，四價重組體BLP LI[來自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[來自HPV-16])、嗜肺性軍團病桿菌(純化的細菌表面蛋白)、腦膜炎萘瑟氏菌(具有破傷風毒素的糖綴合物)、綠膿假單胞菌(合成肽)、風疹病毒(合成肽)、肺炎鏈球菌(綴合腦膜炎球菌B OMP的糖綴合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、綴合CRM197的糖綴合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、綴合CRM1970的糖綴合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋體(表面脂蛋白)、水痘-帶狀皰疹病毒(亞單位，糖蛋白)和霍亂弧菌(脂多糖綴合物)。
許多包含抗原性試劑的商業上可得到的疫苗，也可用於本發明中，包括不限於，流感疫苗、萊姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
可根據本發明的方法遞送包含核酸的疫苗，包括不限於，單鏈和雙鏈核酸，例如超螺旋質粒DNA；線型質粒DNA；粘粒；細菌人工染色體(BACs)；酵母人工染色體(YACs)；哺乳動物人工染色體；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高達數千個千鹼基。此外，在本發明某些實施方案中，所述核酸可與蛋白質試劑偶聯或可包括一個或多個化學修飾，例如，磷硫醯部分。核酸的編碼序列包括免疫應答所期望抗的抗原的序列。此外，至於DNA，啟動子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗構建體內。可被編碼的抗原包括感染性疾病、病原體和癌抗原的所有抗原成分。因此，該核酸可供施用，例如施用於感染性疾病、癌症、變態反應、自身免疫和炎性疾病領域。
與可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合適的免疫應答增強佐劑包括磷酸鋁凝膠；氫氧化鋁；藻類葡聚糖β-葡聚糖；霍亂毒素B亞基；CRL1005；具有x＝8和y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰島素直鏈(無支鏈)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐劑N-乙醯葡糖胺-(β1-4)-N-乙醯胞壁醯基-L-丙氨醯基-D-穀氨醯胺(GMDP)，氯化二甲基雙十八烷基銨(DDA)，鋅L-脯氨酸鹽絡合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙醯葡糖胺基-N-乙醯胞壁醯基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕櫚酸酯；MTP-PE脂質體；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及蘇氨醯基-MDP(TermurtideTM)；N-乙醯胞壁醯基-L-蘇氨醯基-D-異谷醯胺，和白介素18，IL-2 IL-12，IL-15，佐劑也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，編碼諸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ幹擾素和NF κB調節信號蛋白的免疫-調節淋巴因子的核酸序列也可使用。
全病毒或細菌包括，不限於，減毒或滅活病毒，例如巨細胞病毒、B肝病毒、C肝病毒、人乳頭狀瘤病毒、風疹病毒和水痘帶狀皰疹病毒，減毒或滅活細菌，例如百日咳桿菌、破傷風桿菌、白喉棒桿菌、A組鏈球菌、嗜肺性軍團病桿菌、腦膜炎萘瑟氏菌、綠膿假單胞菌、肺炎鏈球菌、梅毒螺旋體和霍亂弧菌以及它們的混合物。
所提及的疫苗可以多種形式存在，例如游離鹼、酸，帶電荷或不帶電荷的分子，分子複合體組分或藥學上可接受的鹽。此外，可使用在身體pH、酶等作用下容易被水解的活性劑的單一衍生物(例如醚類、酯類、醯胺類等)。
應當明白的是超過一種的抗原性試劑可摻入到本發明的試劑源、貯存器和/或塗層中，因此使用的術語「抗原性試劑」無論如何也包括使用兩種或更多種上述試劑。
在此使用的術語「生物學有效量」或「生物學有效率」意指抗原性試劑是一種免疫活性劑並指需要用於刺激或起始所期望的免疫效果，通常是有益效果的免疫活性劑的量或率。在本發明水凝膠製劑和塗層中使用的免疫活性劑的量可以是這樣的量，即遞送需要用於達到所期望免疫效果的活性劑所必需的量。實際上，該量取決於要被遞送的具體免疫活性劑、遞送部位以及對於抗原性試劑或疫苗遞送入皮膚組織而言的溶解度和釋放動力學而在很大程度上會改變。
在此使用的術語「微突出物」指穿刺部件，它適合於刺穿或切割通過角質層進入活的動物皮膚下面的表皮層、或表皮和真皮層，特別是哺乳動物，更特別是人。在本發明一個實施方案中，所述微突出物具有小於1000微米的突出物長度。在另一個實施方案中，所述微突出物具有小於500微米的微突出物長度，更優選地小於250微米。所述微突出物一般具有約5-50微米的寬度和厚度。所述微突出物也具有約75-500微米的寬度。所述微突出物可製成不同形狀，例如針頭、空心針頭、刀片、釘、穿刺器及其組合。同樣地，術語「微突出物」、「微凸出物」、「顯微手術刀片」和「顯微針」在全文中可交換地使用。
在此使用的術語「遞送部件」和「微突出物部件」，通常意指排列成陣列，用於刺穿角質層的包括多個微突出物的微突出物陣列。所述遞送部件可通過在一種薄的片材上蝕刻或衝孔多個微突出物，並將所述微突出物摺疊或彎曲離開所述片材的平面，形成如圖1中所示以及在Trautman等美國專利號6,083,196中所述構型而製成，該專利全文在此併入作為參考。所述微突出物部件也可以其他已知方式形成，例如通過形成一個或多個條，沿每一個條的邊緣具有微突出物，如美國專利號6,050,988中所披露的，其全文在此併入作為參考。其他微突出物陣列及其製作方法，披露於Godshall等，美國專利號5,879,326和Kamen的美國專利號5,983,136中。所述微突出物陣列也可包括一個或多個空心針頭，其擁有乾燥的藥學活性劑的貯存器。
本發明顯著減少了或消除了用於遞送抗原性試劑至宿主的常規方法(即接種疫苗)有關的不利之處和缺陷。如在此所詳細討論的，本發明提供了一種用於皮內遞送抗原性試劑的獨特的兩步皮內接種疫苗方法。該兩步皮內接種疫苗方法顯著減少了在隨後皮內抗原施用皮膚部位的局部皮膚反應(發紅和水腫)。
每個遞送部件包括一種微突出物陣列，其具有多個由其延伸的角質層-穿刺微突出物，並且具有一個裝有要遞送的抗原性試劑(如疫苗抗原)的貯存器。該貯存器被裝配上，其位置與施用該遞送部件至皮膚部位後使用穿刺微突出物切割通過角質層裂口進行的抗原性試劑-遞送相關。
在至少一個實施方案中，所述貯存器包括遞送部件的一個分離區域，即布置於遠端但與微突出物相連，例如在美國申請號60/514,433和60/514,387中說明並描述的；其全文所公開的內容在此併入作為參考。
在本發明一個實施方案中，所述貯存器包括層壓在微突出物陣列的皮膚近端或皮膚遠側端的薄膜形式的材料(如聚合的凝膠材料)。這種類型的貯存器披露於Theeuwes等的WO 98/28037中，其全文所公開的內容在此併入作為參考。
在本發明另一個實施方案中，所述貯存器包括布置在遞送部件上的生物相容性塗層，優選布置在其至少一個微突出物上，更優選布置在每個微突出物的穿刺尖端上。通常，所述微突出物具有容許皮膚穿透達到小於約400微米的長度，更優選小於約300微米。在穿刺皮膚角質層時，容納在貯存器中的抗原性試劑被釋放到皮膚中，用於接種疫苗療法。
目前就圖1而言，其顯示了供本發明所用的角質層-穿刺微突出物部件10的一個實施方案。圖1顯示了具有多個微突出物12的部件10的一部分。所述微突出物12基本上以90°角從具有開口16的片材14上伸出。部件10可任選地附於具有用於將系統20粘在皮膚上的粘合劑24的背襯22上，如圖3所示。
在圖1、2和3所示的微突出物部件10的實施方案中，微突出物12優選通過在一種薄的片材14上蝕刻或衝孔多個微突出物12，並將微突出物12彎曲離開片材平面而製成。優選諸如不鏽鋼和鈦的金屬。金屬微突出物部件及其製作方法披露於Trautman等的美國專利號6,083,196；Zuck的美國專利號6,050,988；和Daddona等的美國專利號6,091,975中，其全文所公開的內容在此併入作為參考。
可用於本發明中的其他微突出物部件是通過使用矽晶片蝕刻技術蝕刻矽或使用蝕刻的微型模具模製塑料而製成的。矽和塑料微突出物部件披露於Godshall等的美國專利號5,879,326中；其所公開的內容在此併入作為參考。
根據本發明，微突出物部件10可用多種金屬製造，例如不鏽鋼、鈦、鎳鈦合金或類似的生物相容性材料。微突出物部件10優選用鈦製造。
根據本發明，微突出物部件10也可用諸如聚合物的絕緣材料製造。或者，微突出物部件10可塗布有可塗布有絕緣材料，例如Parylene。
可用於本發明的微突出物部件包括但不限於披露於美國專利號6,083,196、6,050,988和6,091,975中的部件；其全文在此併入作為參考。
可用於本發明的其他微突出物部件包括通過使用矽晶片蝕刻技術蝕刻矽或使用蝕刻的微型模具模製塑料製成的部件，例如美國專利號5,879,326披露的部件；其全文在此併入作為參考。
根據本發明可被遞送的合適的抗原性試劑包括，不限於，疫苗，包括基於蛋白質的疫苗、基於多糖的疫苗和基於核酸的疫苗、病毒和細菌。
更多合適的抗原性試劑包括以蛋白質、多糖綴合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的這些亞單位疫苗包括百日咳桿菌(重組體PT accince-非細胞的)、破傷風桿菌(純化的，重組體)、白喉棒桿菌(純化的，重組體)、巨細胞病毒(糖蛋白亞單位)、A組鏈球菌(糖蛋白亞單位，具有破傷風毒素、連接到毒素亞單位載體的M蛋白/肽、M蛋白、多價型特異性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖綴合物A組多糖)、B肝病毒(重組體Pre S1、Pre-S2、S、重組體核心蛋白)、C肝病毒(重組體-表達的表面蛋白和表位)、人乳頭狀瘤病毒(衣殼蛋白，TA-GN重組體蛋白L2和E7[來自HPV-6]，來自HPV-11的MEDI-501重組體VLP L1，四價重組體BLP LI[來自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[來自HPV-16])、嗜肺性軍團病桿菌(純化的細菌表面蛋白)、腦膜炎萘瑟氏菌(具有破傷風毒素的糖綴合物)、綠膿假單胞菌(合成肽)、風疹病毒(合成肽)、肺炎鏈球菌(綴合腦膜炎球菌B OMP的糖綴合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、綴合CRM197的糖綴合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、綴合CRM1970的糖綴合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋體(表面脂蛋白)、水痘-帶狀皰疹病毒(亞單位，糖蛋白)和霍亂弧菌(脂多糖綴合物)。
另外包含抗原性試劑的在商業上可得到的疫苗，包括不限於，流感疫苗、萊姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
包含核酸的疫苗包括，不限於，單鏈和雙鏈核酸，例如超螺旋質粒DNA；線型質粒DNA；粘粒；細菌人工染色體(BAC)；酵母人工染色體(YAC)；哺乳動物人工染色體；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高達數千個千鹼基。此外，在本發明某些實施方案中，所述核酸可與蛋白質試劑偶聯或可包括一個或多個化學修飾，例如，磷硫醯部分。核酸的編碼序列包括免疫應答所期望抗的抗原的序列。此外，至於DNA，啟動子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗構建體內。可被編碼的抗原包括感染性疾病、病原體和癌抗原的所有抗原成分。因此，該核酸可供施用，例如施用於感染性疾病、癌症、變態反應、自身免疫和炎性疾病領域。
與可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合適的免疫應答增強佐劑包括磷酸鋁凝膠；氫氧化鋁；藻類葡聚糖；β-葡聚糖；霍亂毒素B亞基；CRL1005；具有x＝8和y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰島素直鏈(無支鏈)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐劑；N-乙醯葡糖胺-(β1-4)-N-乙醯胞壁醯基-L-丙氨醯基-D-穀氨醯胺(GMDP)，氯化二甲基雙十八烷基銨(DDA)，鋅L-脯氨酸鹽絡合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙醯葡糖胺基-N-乙醯胞壁醯基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕櫚酸酯；MTP-PE脂質體；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及蘇氨醯基-MDP(TermurtideTM)；N-乙醯胞壁醯基-L-蘇氨醯基-D-異谷醯胺，和白介素18，IL-2 IL-12，IL-15，佐劑也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，編碼諸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ幹擾素和NF κB調節信號蛋白的免疫-調節淋巴因子的核酸序列也可使用。其他佐劑包括熱休克蛋白(HSPs)；GTP-GDP；羅唑利賓，MPL；Murapalmitine；和Theramide。佐劑優選是不刺激或不敏化的。
全病毒或細菌包括，不限於，減毒或滅活病毒，例如巨細胞病毒、B肝病毒、C肝病毒、人乳頭狀瘤病毒、風疹病毒和水痘帶狀皰疹病毒，減毒或滅活細菌，例如百日咳桿菌、破傷風桿菌、白喉棒桿菌、A組鏈球菌、嗜肺性軍團病桿菌、腦膜炎萘瑟氏菌、綠膿假單胞菌、肺炎鏈球菌、梅毒螺旋體和霍亂弧菌及其混合物。
所提及的抗原性試劑或疫苗可以多種形式存在，例如游離鹼、酸，帶電荷或不帶電荷的分子，分子複合體組分或藥學上可接受的鹽。此外，可使用在身體pH、酶等作用下容易被水解的活性劑的單一衍生物(例如醚類、酯類、醯胺類等)。
如所示的，根據一個實施方案，要被遞送的抗原性試劑可包含在水凝膠製劑中。在所提及的實施方案中，因此遞送部件包括了一種水凝膠及用於接收其的方法(如凝膠包裝)，例如披露於共同未決(Co-Pending)的於2003年10月24日提交的美國專利申請系列號60/514,387、於2003年10月24日提交的60/514,433、於2003年10月31日提交的60/516,184和於2003年11月21日提交的60/524,062中；其全文在此併入作為參考。
如上所指，在本發明至少一個實施方案中，所述水凝膠製劑包含至少一種抗原性試劑。在本發明一個可選的實施方案中，所述水凝膠製劑不含抗原性試劑，並且因此僅僅是一種水合作用機制。
根據本發明，當水凝膠製劑不合抗原性試劑時，如上所述，抗原性試劑可塗布在微突出物12上，或包含在固體膜中，例如在PCT公開號WO 98/28037中所披露的，其全文同樣地在此併入作為參考，在微突出物陣列的皮膚側上，例如披露於所提及的共同未決的2003年10月24日提交的美國專利申請系列號60/514,387中，或在該陣列的尖端表面上。如在所提及的共同未決的申請中所詳細討論的，固體膜一般通過澆鑄由抗原性試劑、聚合材料，例如羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)或普流羅尼類，增塑劑，例如丙三醇、丙二醇或聚乙二醇，表面活性劑，例如吐溫20或吐溫80，以及揮發性溶劑，例如水、異丙醇或乙醇的液體製劑製成。在澆鑄及隨後溶劑蒸發後，產生了固體膜。
本發明的水凝膠製劑優選包含水基水凝膠。水凝膠是優選的製劑，這是因為它們的高含水量和生物相容性。
本領域眾所周知，水凝膠在水中膨脹的大分子聚合物網絡。合適的聚合物網絡的實例包括，不限於，羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、乙基羥乙基纖維(EHEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流羅尼類。最優選的聚合材料是纖維素衍生物。所提及的聚合物可得到存在不同平均分子量的多種分級，因此具有不同的流變性質。
所述聚合材料的濃度優選在水凝膠製劑的約0.5-40wt.％範圍內。
本發明的水凝膠製劑優選具有充足的表面活性以便確保該製劑具有足夠的潤溼特性，其對於建立製劑和微突出物部件10與皮膚及任選地固體膜之間的最佳接觸是重要的。
根據本發明，通過在水凝膠製劑中摻入至少一種潤溼劑獲得足夠的潤溼特性，例如表面活性劑或具有兩親特性的聚合物。任選地，潤溼劑也可摻入固體膜中。
根據本發明，表面活性劑可以是兩性離子的、兩性的、陽離子的、陰離子的或非離子的。合適的表面活性劑的實例包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲銨(TMAC)、苯扎氯銨、聚山梨醇酯，例如吐溫20和吐溫80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及諸如的聚乙二醇單十二醚-4的烷氧基化醇。最優選的表面活性劑包括吐溫20、吐溫80和SDS。
合適的聚合材料或具有兩親特性的聚合物包括，不限於，纖維素衍生物，例如羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基-甲基纖維素(HEMC)、或乙基羥乙基纖維素(EHEC)以及普流羅尼類。
表面活性劑的濃度優選在水凝膠製劑的約0.001-2wt.％範圍內。具有兩親特性的聚合物的濃度優選在水凝膠製劑的約0.5-40wt.％範圍內。
本領域技術人員應當理解，所提及的潤溼劑可單獨或聯合使用。
根據本發明，水凝膠製劑可包括至少一種通路開放調節劑或「抗癒合劑」，例如披露於共同未決的2001年9月8日提交的美國專利申請系列號09/950,436中的那些，其全文在此併入作為參考。如在所提及的共同未決的申請中所述，通路開放調節劑阻止或減少了皮膚的自然癒合過程，因此阻止了微突出物部件20在角質層中所形成的通路或微裂口的關閉。上述試劑的實例包括，不限於，滲透劑(如氯化鈉)和兩性離子化合物(如胺基酸類)。
術語通路開放調節劑或「抗癒合劑」，如在所提及的共同未決的申請中所定義的，進一步包括抗炎劑，例如倍他米松21-磷酸二鈉鹽、曲安縮松21-磷酸二鈉、鹽酸氫可他酯、氫化可的松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-琥珀酸鈉鹽、帕拉米松磷酸二鈉和潑尼松龍21-琥珀酸鈉鹽，以及抗凝劑，例如檸檬酸、檸檬酸鹽(如檸檬酸鈉)、葡聚糖硫酸鈉和EDTA。
所述水凝膠製劑可進一步包括至少一種血管收縮藥，例如披露於共同未決的2003年9月29日提交的美國專利申請系列號10/674,626和2003年10月24日提交的60/514中的那些，其全文在此併入作為參考。如所提及的共同未決的申請所述，在微突出物部件施用過程中和之後，血管收縮藥用於控制出血。優選的血管收縮藥包括，但不限於，醯胺福林、咖啡氨醇、環噴他明、去氧腎上腺素、腎上腺素、苯賴加壓素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、異腎上腺素、奧託君、鳥氨加壓素、氧甲唑啉、去氧腎上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、偽麻黃鹼、四氫唑啉、曲馬唑啉、異庚胺、泰馬唑啉、加壓素、賽洛唑啉及其混合物。最優選的血管收縮藥包括腎上腺素、萘甲唑啉、四氫唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲馬唑啉、泰馬唑啉、羥甲唑啉和賽洛唑啉。
根據本發明，水凝膠製劑也可包括非水溶劑，例如乙醇、丙二醇、聚乙二醇等等，染料，顏料，惰性填料，滲透增強劑，賦形劑和本領域已知的藥劑或經皮裝置的其他常規組分。
本發明的水凝膠製劑具有足夠的粘度以便該製劑能包含於凝膠包裝中，在施用過程中保持其完整性，以及具有足夠的流動性以便其流過微突出物部件開口並進入皮膚通路中。
對於具有牛頓特性的水凝膠製劑而言，在25℃下所測量的該水凝膠製劑的粘度優選在約2-30泊(P)的範圍內。對於剪切稀化的水凝膠製劑來說，在25℃下所測量的粘度優選分別在667/s和2667/s剪切速率時在1.5-30P或0.5-10P範圍內。對於膨脹性製劑而言，在25℃下所測量的粘度優選在667/s剪切速率時在約1.5-30P範圍內。
根據本發明，當水凝膠製劑含有一種上述的抗原性試劑時，該試劑能以過飽和或不飽和的濃度存在。遞送系統中所使用的抗原性試劑的量應當是為遞送治療有效量的所述抗原性試劑以獲得所期望效果所必需的量。實際上，其取決於具體的抗原性試劑、遞送部位、病症的嚴重程度以及所期望的療效而在很大程度上有所變化。因此，實際上是無法規定在本發明方法中使用的抗原性試劑治療有效量的具體範圍。
在本發明一個實施方案中，抗原性試劑的濃度在水凝膠製劑的至少1-40wt.％範圍內。
目前就圖2而言，其顯示具有微突出物12的微突出物部件10具有以布置在微突出物12上的固體塗層18形式存在的裝有抗原的貯存器18。根據本發明，塗層18可以部分或完全覆蓋微突出物12。
通過將微突出物12浸漬在蛋白質抗原和任選的任意免疫應答增強佐劑的揮發性液體溶液或懸浮液中，塗層18可施用於微突出物12。所述液體溶液或懸浮液應具有約1-20wt.％的抗原性試劑濃度。所述揮發性液體可以是水、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、乙醇、異丙醇及其混合物。這些當中，水是最優選的。
根據本發明，可通過多種已知方法將塗層18施用於微突出物12。該塗層18優選僅應用於微突出物部件10或微突出物12穿刺皮膚的那些部分。
含有抗原性試劑的揮發性液體溶液或懸浮液可通過浸漬、噴霧和/或其他已知的微觀流體分配技術施用於微突出物陣列。優選地，僅僅那些微突出物陣列穿刺入皮膚組織的部分塗布有抗原性試劑。用於施用上述塗層的合適的微突出物塗層和裝置披露於2002年3月15日提交的美國專利申請系列號10/045,842，和60/285,576中；其所公開的內容在此併入作為參考。
使用的塗布方法披露於其中，而塗層組合物披露在此，在典型的金屬(即鈦)微突出物陣列中，準確及均勻地僅塗布到皮膚穿刺微突出物尖端是有可能的。一種上述塗布方法包括浸漬塗布。浸漬塗布可以描述為一種通過部分或完全浸漬微突出物在塗層溶液或製劑中的用於塗布微突出物的方法。通過使用部分浸漬技術，有可能將塗層限制僅在微突出物的尖端。
另一種塗布方法包括滾塗，其使用了滾塗機械裝置，同樣地將塗層限制在微突出物的尖端。所述滾塗方法披露於2002年3月15日提交的美國專利申請系列號10/099,604中，其全文在此併入作為參考。如在所提及的申請中詳細討論的，所披露的滾塗塗布方法提供了在皮膚穿刺過程中不易於從微突出物上強行去除的平滑塗層。
根據本發明，微突出物可進一步包括適合於容納和/或增加塗層體積的裝置。例如孔(未顯示)、槽(未顯示)、表面不規則物(未顯示)或類似的修改，其中所述裝置提供了增加的表面積，更多數量的塗層可沉積在其上。
另一種可用於本發明範圍內的塗布方法包括噴霧塗布。根據本發明，噴霧塗布可包括形成塗層組合物的氣溶膠懸浮液。在一個實施方案中，氣溶膠懸浮液具有約10-200皮升的液滴尺寸，噴霧在微突出物10上並接著乾燥。
圖案塗布(Pattern coating)也可用於塗布微突出物12。可使用將沉積液體定位在微突出物表面上的分配系統來進行圖案塗布。沉積液體的數量優選在0.1-20納升/微突出物的範圍內。合適的精密計量液體分配器的實例披露於美國專利號5,916,524；5,743,960；5,741,554；和5,738,728中，其在此全部併入作為參考。
使用噴墨技術也可施用微突出物塗層製劑或溶液，其使用已知的電磁閥分配器，任選的流體運動方法和定位方法，通常通過利用電場來控制。其他來自印刷工業的液體分配技術或本領域已知的類似的液體分配技術可用於進行本發明的圖案塗布。
此外，就微突出物尖端塗層，抗原性試劑加載了至少0.2微克/cm2微突出物陣列，更優選地，可容易地達到至少2微克/cm2陣列。對於典型的5cm2陣列，換算為加載了至少1微克的抗原性試劑，優選至少10微克，其對於大多數接種疫苗而言是足夠的。
就抗原性試劑的微突出物尖端塗層，抗原性試劑遞送效率(Edel)大大增加了；Edel被定義為在每一段預先確定的時間內從塗層上釋放的抗原性試劑的重量百分比。就含有本發明抗原性試劑溶液或懸浮液的尖端塗層，在1小時內可達到至少30％的Edel，優選在15分鐘內可達到至少50％。因此，較現有技術中所使用的常規微叉(microtine)皮膚穿刺裝置，本發明提供了更具顯著成本優勢的裝置。
如所示的，根據本發明的一個實施方案，施用於微突出物部件10的塗層製劑形成的固體塗層可包括具有至少一種抗原性試劑沉積在其中的水性和非水製劑。根據本發明，所述抗原性試劑可溶解在生物相容性載體中或懸浮在該載體中。
根據本發明，塗層製劑優選包括至少一種潤溼劑，例如表面活性劑和或具有兩親特性的聚合物。所述表面活性劑可以是兩性離子的、兩性的、陽離子的、陰離子的或非離子的。合適的表面活性劑包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲銨(TMAC)、苯扎氯銨、聚山梨醇酯，例如吐溫20和吐溫80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及諸如的聚乙二醇單十二醚-4的烷氧基化醇。最優選的表面活性劑包括吐溫20、吐溫80和SDS。
所述表面活性劑的濃度優選在塗層製劑的約0.001-2wt.％範圍內。
合適的具有兩親特性的聚合材料或聚合物包括，不限於，纖維素衍生物，例如羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)或乙基羥乙基纖維素(EHEC)和普流羅尼類。
在本發明一個實施方案中，所述具有兩親特性的聚合物的濃度優選在塗層製劑的約0.01-20wt.％範圍內。
本領域普通技術人員應當理解，所提及的潤溼劑可單獨或聯合使用。
根據本發明，塗層製劑可進一步包括親水聚合物。優選的親水聚合物選自如下組聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇及其混合物，以及類似的聚合物。本領域眾所周知，所提及的聚合物增加了粘度。
所述親水聚合物在塗層製劑中的濃度優選在約0.01-20wt.％範圍內。
根據本發明，塗層製劑可進一步包括生物相容性載體，例如披露於2002年4月20日提交的共同未決的美國專利申請系列號10/127,108中的那些，其全文併入作為參考。合適的生物相容性載體包括人血白蛋白、生物工程的人血白蛋白、聚穀氨酸、聚天冬氨酸、聚組氨酸、戊聚糖聚硫酸鹽、聚胺基酸類、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水蘇四糖。
所述生物相容性載體在塗層製劑中的濃度優選在約2-70wt.％範圍內，更優選在塗層製劑的約5-50wt.％範圍內。
因此，塗層製劑和塗層可進一步包括血管收縮藥。優選的血管收縮藥包括，但不限於，醯胺福林、咖啡氨醇、環噴他明、去氧腎上腺素、腎上腺素、苯賴加壓素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、異腎上腺素、奧託君、鳥氨加壓素、氧甲唑啉、去氧腎上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、偽麻黃鹼、四氫唑啉、曲馬唑啉、異庚胺、泰馬唑啉、加壓素、賽洛唑啉及其混合物。最優選的血管收縮藥包括腎上腺素、萘甲唑啉、四氫唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲馬唑啉、泰馬唑啉、羥甲唑啉和賽洛唑啉。
如果使用，所述血管收縮藥的濃度優選載塗層製劑的約0.1wt.％-10wt.％範圍內。
在本發明又一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種「通路開放調節劑」。合適的通路開放調節劑包括，不限於，滲透劑(如氯化鈉)、兩性離子化合物(如胺基酸類)、和抗炎劑，例如倍他米松21-磷酸二鈉鹽、曲安縮松21-磷酸二鈉、鹽酸氫可他酯、氫化可的松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-琥珀酸鈉鹽、帕拉米松磷酸二鈉以及潑尼松龍21-琥珀酸鈉鹽，和抗凝劑，例如檸檬酸、檸檬酸鹽(如檸檬酸鈉)、葡聚糖硫酸鈉以及EDTA。
根據本發明，塗層製劑也可包括非水溶劑，，例如乙醇、氯仿、醚、丙二醇、聚乙二醇等等，染料，顏料，惰性填料，滲透增強劑，賦形劑和本領域已知的藥劑或經皮裝置的其他常規組分。
在本發明某些實施方案中，塗層製劑含有的抗原性試劑的粘度和穩定性通過添加低揮發性抗衡離子得到增加。在一個實施方案中，所述試劑在製劑的pH處具有正電荷，並且增加粘度的抗衡離子包括一種具有至少兩個酸性pKas的酸。合適的酸包括馬來酸、蘋果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、檸康酸、富馬酸、戊二酸、衣康酸、美格魯託、甲基延胡索酸、琥珀酸、檸蘋酸、丙醇二酸、檸檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、穀氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一個優選的實施方案是一種增加粘度的抗衡離子混合物，其中該試劑在製劑的pH處具有正電荷，並且至少一種抗衡離子是具有至少兩個酸性pKas的酸。其他抗衡離子是一種具有一個或更多個pKas的酸。合適的酸的實例包括鹽酸、氫溴酸、硝酸、硫酸、馬來酸、磷酸、苯磺酸、甲烷磺酸、檸檬酸、琥珀酸、羥乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富馬酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、檸康酸、乙醯丙酸、戊二酸、衣康酸、美格魯託、甲基延胡索酸、檸蘋酸、檸檬酸、天冬氨酸、穀氨酸、丙三羧酸和依地酸。
一般來說，在本發明所提及的實施方案中，抗衡離子的量應能中和抗原性試劑的電荷。在這樣的實施方案中，在製劑的pH處所述抗衡離子或其混合物所存在的量必需能中和試劑所存在的電荷。過量的抗衡離子(作為游離酸或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
在一個優選的實施方案中，所述試劑具有正電荷，並且抗衡離子是一種增強粘度的抗衡離子混合物，所述抗衡離子選自檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、鹽酸、羥乙酸和乙酸。優選將抗衡離子添加到製劑中以獲得在約20-200cp範圍內的粘度。
在一個優選的實施方案中，所述增強粘度的抗衡離子是一種酸性抗衡離子，例如一種低揮發性弱酸。低揮發性弱酸抗衡離子具有至少一個酸性pKa，並在Patm下具有高於約50℃的熔點或高於約170℃的沸點。上述酸的實例包括檸檬酸、琥珀酸、羥基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸和富馬酸。
在另一個優選的實施方案中，所述抗衡離子是一種強酸。強酸可定義為具有至少一個低於約2的pKa。上述酸的實例包括鹽酸、氫溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、馬來酸、磷酸、苯磺酸和甲烷磺酸。
另一個優選的實施方案是一種抗衡離子混合物，其中至少一種抗衡離子是強酸以及至少一種抗衡離子是低揮發性弱酸。
另一個優選的實施方案是一種抗衡離子的混合物，其中至少一種抗衡離子是強酸以及至少一種抗衡離子是具有高揮發性的弱酸。揮發性弱酸抗衡離子具有至少一個高於約2的pKa，並在Patm下具有低於約50℃的熔點或低於約170℃的沸點。上述酸的實例包括乙酸、丙酸、戊酸等等。
所述酸性抗衡離子在製劑的pH處存在的量必需能中和抗原性試劑所存在的正電荷。過量的抗衡離子(作為游離酸或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
在本發明又一個實施方案中，所述抗原性試劑尤其具有負電荷，所述塗層製劑還包括一種低揮發性鹼性抗衡離子。
在一個優選的實施方案中，所述塗層製劑包括一種低揮發性弱鹼抗衡離子。低揮發性弱鹼具有至少一個鹼性pKa，並在Patm下具有高於約50℃的熔點或高於約170℃的沸點。上述鹼的實例包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、緩血酸胺、泛影葡胺和葡糖胺。
在另一個實施方案中，所述低揮發性抗衡離子包括一種具有至少一個酸性pKa和至少兩個鹼性pKa的鹼性兩性離子，其中鹼性pKa的數目大於酸性pKa的數目。上述化合物的實例包括組氨酸、賴氨酸和精氨酸。
在又一個實施方案中，所述低揮發性抗衡離子包括一種具有至少一個高於約12的pKa的強鹼。上述鹼的實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氫氧化鎂。
其他優選的實施方案包括一種鹼性抗衡離子的混合物，該混合物包括一種強鹼和一種具有低揮發性的弱鹼。或者，合適的抗衡離子包括一種強鹼和一種具有高揮發性的弱鹼。高揮發性鹼具有至少一個低於約12的鹼性pKa，並在Patm下具有低於約50℃的熔點或低於約170℃的沸點。上述鹼的實例包括氨和嗎啉。
所述鹼性抗衡離子優選在製劑的pH處存在的量必需能中和抗原性試劑所存在的負電荷。過量的抗衡離子(作為游離鹼或鹽)可添加到製劑中以便控制pH並提供足夠的緩衝容量。
關於使用低揮發性抗衡離子的進一步討論可見於2003年6月30日提交的美國專利申請系列號60/484,020，和2003年6月30日提交的60/484,020；其全文所公開的內容在此併入作為參考。
在本發明另一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種緩衝液。合適的緩衝液的實例包括抗壞血酸、檸檬酸、琥珀酸、羥基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富馬酸、馬來酸、磷酸、丙三羧酸、丙二酸、己二酸、檸康酸、戊二酸、衣康酸、甲基延胡索酸、檸蘋酸、二羥甲基丙酸、α-甲基巴豆酸、甘油酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、桿菌-羥丁酸、巴豆酸、當歸酸、羥基丙酸、天冬氨酸、穀氨酸、甘氨酸或其混合物。
在本發明一個實施方案中，所述塗層製劑包括至少一種抗氧化劑，其可以是隔離的，例如檸檬酸鈉、檸檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除劑，例如抗壞血酸、蛋氨酸、抗壞血酸鈉等等。在此優選的抗氧化劑包括EDTA和蛋氨酸。
在本發明所提及的實施方案中，抗氧化劑的濃度在塗層製劑的約0.01-20wt.％範圍內。
其他已知的製劑添加劑也可以添加到該塗層製劑中，只要他們對塗層製劑必需的溶解度和粘度特性以及乾燥塗層的物理完整性不產生不利影響即可。
所述塗層製劑優選具有小於約500釐泊和大於3釐泊的粘度，以便有效覆蓋每一個微突出物10。該塗層製劑更優選具有在約3-200釐泊範圍內的粘度。
根據本發明，乾燥塗層厚度取決於片材每單位面積上微突出物的密度以及塗層組合物的粘度和濃度，還有所選擇的塗布方法。所述塗層厚度優選小於50微米。
在一個實施方案中，從微突出物表面測量時，塗層厚度小於25微米，更優選小於10微米。該塗層厚度甚至更優選在約1-10微米的範圍內。
就一切情況而論，在施用塗層後，通過多種方法在微突出物12上乾燥塗層製劑。在本發明一個優選的實施方案中，所述塗層的部件在環境房間條件下乾燥。然而，不同的溫度和溼度水平可用於乾燥微突出物上的塗層製劑。此外，塗層的部件可加熱、凍幹、冷凍乾燥或用類似的技術從該塗層中除去水分。
微突出物部件10優選懸浮在擋圈中，如2001年10月12日提交的共同未決的美國專利申請系列號09/976,762所述，其全文在此併入作為參考。在微突出物部件10放置在擋圈中後，將該微突出物部件10施用於患者皮膚，優選使用一種衝擊敷塗器，例如披露於2001年10月12日提交的共同未決的美國專利申請系列號09/976,798中的，其全文在此併入作為參考。
實施例1該實施例研究了是否用較低劑量進行加強能使皮膚反應減到最小，而且還提供足夠的免疫應答。此常規的用藥方案包括在初次免疫過程中皮內給予大劑量的疫苗，接著皮內給予一種或多種具有較低劑量疫苗的加強劑進行免疫。
實驗業已證實了在超過1小時的施用周期中遞送了高達80微克的卵白蛋白。快速注射遞送(施用5秒)產生了約25微克的遞送。這些實驗進一步證實了通過在陣列上調節白蛋白的量能控制白蛋白的遞送。
基於這些結果，兩種免疫用藥方案能有效地減少皮膚反應。第一種用藥方案包括使用相同塗布的微突出物陣列給予初次免疫和加強劑的給予。不過，初次誘導免疫過程中的戴用時間(wearing time)較加強免疫過程中的戴用時間更長。例如，初次免疫給予可長達24小時。加強免疫給予可只要30分鐘，優選小於15分鐘。這些給予周期在初次免疫過程中產生了大劑量疫苗的遞送。隨後，在加強免疫過程中給予了較低劑量的疫苗。
第二種用藥方案包括使用不同得微突出物陣列給予初次免疫和加強免疫。初次免疫和加強免疫過程中的戴用時間是相同的。實際上，初次免疫使用遞送最大劑量疫苗的系統進行，例如具有高抗原濃度塗層的微突出物陣列。隨後，加強免疫使用遞送較低劑量疫苗的系統進行，例如具有低抗原濃度塗層的微突出物陣列。戴用時間可只要30分鐘，優選只要15分鐘。或者，調節微突出物密度或皮膚接觸面積也可以有效地減少加強免疫給予的抗原遞送量。
本發明的方法能方便地進行皮內接種疫苗療法，避免了不期望的皮膚反應，並能廣泛地應用於皮內遞送多種治療性疫苗，以提高效力並提供方便。
不背離本發明的精神和範圍，本領域普通技術人員能對本發明進行各種改變和修飾以適合各種用法和條件。同樣地，這些改變和修飾是適當地、合理地以及規定為在下列權利要求相等的全部範圍內。
權利要求
1.一種用於遞送抗原性試劑至哺乳動物的方法，包括提供至少兩個經皮遞送部件，每一個所述部件包括多個成形以穿刺角質層的微突出物和裝有加載量的所述抗原性試劑的貯存器，當遞送部件施用於哺乳動物皮膚部位時，所述貯存器適合於由與哺乳動物的抗原性試劑-遞送關係決定的位置；用所述至少兩個經皮遞送部件的第一個遞送誘導量的所述抗原性試劑；在所述誘導量的所述抗原性試劑遞送後至少約7天，用所述至少兩個經皮遞送部件的第二個遞送第一加強量的所述抗原性試劑，按重量計算所述加強量佔所述誘導量的最高達約50％。
2.權利要求1的方法，其中所述抗原性試劑的所述誘導量為至少約10微克，並且所述抗原性試劑的所述第一加強量低於約5微克。
3.權利要求1的方法，其中在遞送所述誘導量的所述抗原性試劑的步驟後至少14天，遞送所述第一加強量的所述抗原性試劑。
4.權利要求1的方法，其中在所述第一個和第二個經皮遞送部件中所述抗原性試劑的所述加載量基本上相同，其中遞送所述誘導量的所述抗原性試劑的步驟包括將所述第一經皮遞送部件與所述哺乳動物接觸第一段時間，並且遞送所述第一加強量的所述抗原性試劑的步驟包括將所述第二經皮遞送部件與所述哺乳動物接觸第二段時間，其中所述第一段時間較所述第二段時間更長。
5.權利要求4的方法，其中所述第一段時間是至少約0.5小時。
6.權利要求5的方法，其中所述第二段時間小於約0.25小時。
7.權利要求1的方法，其中所述第一經皮遞送部件具有的所述抗原性試劑的加載量大於所述第二經皮遞送部件的所述抗原性試劑的加載量。
8.權利要求7的方法，其中將所述第一遞送部件置於哺乳動物皮膚穿刺接觸約與第二遞送部件相同的時間。
9.權利要求1的方法，包括在遞送所述第一加強量的所述抗原性試劑的步驟後至少約7天，用第三個經皮遞送部件遞送第二加強量的所述抗原性試劑。
10.權利要求1的方法，其中所述第一個和第二個經皮遞送部件都由金屬製成並包括粘性背襯。
11.權利要求1的方法，其中所述第一個和第二個經皮遞送部件在小於5cm2的皮膚接觸面積上穿刺皮膚。
12.權利要求1的方法，還包括顯著減少局部皮膚對所述抗原性試劑反應的步驟。
13.權利要求1的方法，其中所述抗原性試劑選自蛋白質、多糖綴合物、寡糖、脂蛋白、亞單位疫苗、百日咳桿菌(重組體PT accince-非細胞的)、破傷風桿菌(純化的，重組體)、白喉棒桿菌(純化的，重組體)、巨細胞病毒(糖蛋白亞單位)、A組鏈球菌(糖蛋白亞單位，具有破傷風毒素、連接到毒素亞單位載體的M蛋白/肽、M蛋白、多價型特異性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖綴合物A組多糖)、B肝病毒(重組體Pre S1、Pre-S2、S、重組體核心蛋白)、C肝病毒(重組體-表達的表面蛋白和表位)、人乳頭狀瘤病毒(衣殼蛋白，TA-GN重組體蛋白L2和E7[來自HPV-6]，來自HPV-11的MEDI-501重組體VLP L1，四價重組體BLP LI[來自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7 [來自HPV-16])、嗜肺性軍團病桿菌(純化的細菌表面蛋白)、腦膜炎萘瑟氏菌(具有破傷風毒素的糖綴合物)、綠膿假單胞菌(合成肽)、風疹病毒(合成肽)、肺炎鏈球菌(綴合腦膜炎球菌B OMP的糖綴合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、綴合CRM197的糖綴合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、綴合CRM1970的糖綴合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋體(表面脂蛋白)、水痘-帶狀皰疹病毒(亞單位，糖蛋白)、霍亂弧菌(脂多糖綴合物)、全病毒、細菌、減毒或滅活病毒，巨細胞病毒、B肝病毒、C肝病毒、人乳頭狀瘤病毒、風疹病毒、水痘帶狀皰疹病毒、減毒或滅活細菌、百日咳桿菌、破傷風桿菌、白喉棒桿菌、A組鏈球菌、嗜肺性軍團病桿菌、腦膜炎萘瑟氏菌、綠膿假單胞菌、肺炎鏈球菌、梅毒螺旋體、霍亂孤菌、流感疫苗、萊姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、單鏈和雙鏈核酸、超螺旋質粒DNA、線型質粒DNA、粘粒、細菌人工染色體(BAC)、酵母人工染色體(YAC)、哺乳動物人工染色體和RNA分子。
14.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括免疫應答增強佐劑。
15.權利要求14的方法，其中所述佐劑選自磷酸鋁凝膠、氫氧化鋁、藻類葡聚糖、β-葡聚糖、霍亂毒素B亞基、CRL1005、具有x＝8且y＝205平均值的ABA嵌段聚合物、γ胰島素、直鏈(無支鏈)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖、Gerbu佐劑、N-乙醯葡糖胺-(β1-4)-N-乙醯胞壁醯基-L-丙氨醯基-D-穀氨醯胺(GMDP)、氯化二甲基雙十八烷基銨(DDA)、鋅L-脯氨酸鹽絡合物(Zn-Pro-8)、咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉4-胺、ImmTherTM、N-乙醯葡糖胺基-N-乙醯胞壁醯基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕櫚酸酯、MTP-PE脂質體、C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)、Murametide、Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3、Pleuranβ-葡聚糖、QS-21、S-28463、4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑並[4，5-c]喹啉-1-乙醇、sclavo肽、VQGEESNDK·HCI(IL-1β163-171肽)、蘇氨醯基-MDP(TermurtideTM)、N-乙醯胞壁醯基-L-蘇氨醯基-D-異谷胺醯胺、白介素18、IL-2、IL-12、IL-15、DNA寡核苷酸、含有CpG的寡核苷酸、γ幹擾素、 NFκB調節信號蛋白、熱休克蛋白(HSP)、GTP-GDP、羅唑利賓、MPL、Murapalmitine和TheramideTM。
16.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括水凝膠製劑。
17.權利要求16的方法，其中所述水凝膠製劑包含大分子聚合物網絡。
18.權利要求17的方法，其中所述大分子聚合物網絡選自羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(環氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流羅尼類。
19.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括布置在所述第一個和第二個遞送部件中至少一個之上的塗層。
20.權利要求19的方法，其中所述塗層包括低揮發性抗衡離子。
21.權利要求20的方法，其中所述低揮發性抗衡離子選自馬來酸、蘋果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、檸康酸、富馬酸、戊二酸、衣康酸、美格魯託、甲基延胡索酸、琥珀酸、檸蘋酸、丙醇二酸、檸檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、穀氨酸、碳酸、硫酸和磷酸及其混合物。
22.權利要求20的方法，其中所述低揮發性抗衡離子選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、緩血酸胺、泛影葡胺、葡糖胺、組氨酸、賴氨酸、精氨酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氨和嗎啉及其混合物。
23.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括表面活性劑。
24.權利要求23的方法，其中所述表面活性劑選自十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯化十六烷基吡啶鎓(CPC)、氯化十二烷基三甲銨(TMAC)、苯扎氯銨、聚山梨醇酯例如吐溫20和吐溫80、山梨聚糖衍生物、山梨醇月桂酸酯、烷氧基化醇和聚乙二醇單十二醚-4。
25.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括兩親性聚合物。
26.權利要求25的方法，其中所述兩親性聚合物選自纖維素衍生物、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)和普流羅尼類。
27.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括通路開放調節劑。
28.權利要求27的方法，其中所述通路開放調節劑選自滲透劑、氯化鈉、兩性離子化合物、胺基酸類、抗炎劑、倍他米松21-磷酸二鈉鹽、曲安縮松21-磷酸二鈉、鹽酸氫可他酯、氫化可的松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-磷酸二鈉鹽、甲基氫化潑尼松21-琥珀酸鈉鹽、帕拉米松磷酸二鈉、潑尼松龍21-琥珀酸鈉鹽、抗凝劑、檸檬酸、檸檬酸鹽、檸檬酸鈉、葡聚糖硫酸鈉和EDTA。
29.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括血管收縮藥。
30.權利要求29的方法，其中所述血管收縮藥選自腎上腺素、萘甲唑啉、四氫唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲馬唑啉、泰馬唑啉、羥甲唑啉、賽洛唑啉、醯胺福林、咖啡氨醇、環噴他明、去氧腎上腺素、腎上腺素、苯賴加壓素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、異腎上腺素、奧託君、鳥氨加壓素、氧甲唑啉、去氧腎上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、偽麻黃鹼、四氫唑啉、曲馬唑啉、異庚胺、泰馬唑啉、加壓素和賽洛唑啉。
31.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括抗氧化劑。
32.權利要求31的方法，其中所述抗氧化劑選自檸檬酸鈉、檸檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、抗壞血酸、蛋氨酸和抗壞血酸鈉。
33.權利要求1的方法，其中所述貯存器包括增溶/絡合劑。
34.權利要求33的方法，其中增溶/絡合劑選自α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、葡糖基-α-環糊精、麥芽糖基-α-環糊精、葡糖基-β-環糊精、麥芽糖基-β-環糊精、羥丙基β-環糊精、2-羥丙基-β-環糊精、2-羥丙基-γ-環糊精、羥乙基-β-環糊精、甲基-β-環糊精、磺基丁基醚-α-環糊精、磺基丁基醚-β-環糊精和磺基丁基醚-γ-環糊精。
35.權利要求1的方法，其中所述哺乳動物包括人。
36.一種用於哺乳動物接種疫苗的方法，包括提供至少兩個經皮遞送部件，每一個所述部件包括至少一個成形以穿刺角質層的微突出物和裝有加載量的所述抗原性試劑的貯存器，所述貯存器由與哺乳動物的抗原性試劑-遞送關係決定位置；用所述至少兩個經皮遞送部件的第一個遞送誘導量的所述抗原性試劑；在至少約7天後，用所述至少兩個經皮遞送部件的第二個遞送加強量的所述抗原性試劑，按重量計算所述加強量佔所述誘導量的最高達約50％。
37.一種用於哺乳動物接種疫苗的方法，包括提供至少兩個經皮遞送部件，每一個所述部件包括至少一個成形以穿刺角質層的微突出物和裝有加載量的所述抗原性試劑的貯存器，所述貯存器由與哺乳動物的抗原性試劑-遞送關係決定位置；用所述至少兩個經皮遞送部件的第一個遞送誘導量的所述抗原性試劑；用所述至少兩個經皮遞送部件的第二個遞送加強量的所述抗原性試劑，按重量計算所述加強量佔所述誘導量的最高達約50％。
全文摘要
本申請公開了具有裝有抗原性試劑的貯存器的微突出物部件(10)和使用該部件對哺乳動物(例如人)接種疫苗的方法。所述微突出物部件用於經皮遞送抗原性試劑(例如疫苗抗原)，同時皮膚反應顯著減少。這通過通過遞送一個誘導量以及此後遞送一個或多個繼之的加強量來實現。該誘導量較加強量相對更大。該技術已廣泛應用於多種治療性疫苗以提高功效和方便使用。
文檔編號A61B17/20GK1845708SQ200480025139
公開日2006年10月11日 申請日期2004年7月1日 優先權日2003年7月2日
發明者M·J·N·科爾米爾, J·馬特裡亞諾, J·A·詹森, W·A·楊, P·E·達多納 申請人:阿爾扎公司